Základy počítačových sítí

Koncová zařízení a druhy sítí

• koncová zařízení = zařízení, mezi kterými probíhá síťová komunikace (např. PC,
  server apod.)

• LAN = místní (lokální) síť

• WAN = propojení více sítí

• Internet = všechny sítě na světě propojené dohromady

Fyzická média

• Přenáší se pomocí nich data ve formě bitů (0 a 1)

• měděný kabel

  • přenáší bity pomocí elektronických signálů

  • UTP vs STP

    • UTP (Unshielded Twisted Pair) – více náchylný proti různým typům rušení
    • STP (Shielded Twisted Pair) – součástí je stínění proti rušení a elektrickému šumu
    • příklady:

    

• optický kabel

  • používá optická vlákna k přenosu světla pomocí něhož jsou přenášny bity

  • vlákna tenká a křehká

  • příklady:

    

• koaxiální kabel

  • dnes již zastaralý

  • příklad:

    

Zprostředkující zařízení

• switch - propojuje zařízení v počítačové síti
• router – umožňuje routovat (směrovat) požadavky mimo LAN

Server-client vs peer-to-peer

• server – poskytuje nějaké služby klientům

• klient – dotazuje se na server a přijímá služby

• peer-to-peer = není zde žádný centralizovaný server, zařízení si navzájem poskytují zdroje a služby

Adresace

IP adresa

• identifikační adresa zařízení v rámci sítě nebo Internetu

• IPv4 vs IPv6

  • IPv4 je 32-bitová → je pouze cca 4,3 miliard adres
  • to vedlo ke vzniku 128-bitové IPv6 adresy (340 undecillionů – undecillion má 36 nul)
  • ačkoliv se ještě hojně používá IPv4, tak už mnozí přecházejí na IPv6

• IPv4 adresa rozdělena na 4 oktety (ty jsou od sebe odděleny tečkami)

• privátní IPv4 adresy:

  From	To
  10.0.0.0	10.255.255.255
  172.16.0.0	172.31.255.255
  192.168.0.0	192.168.255.255

• loopback – zařízení posílá data samo sobě, localhost, nejčastější IP adresa 127.0.0.1 (je pro něj vyhrazen rozsah 127.0.0.0 do 127.255.255.255)

• další vyhrazené IPv4 adresy, například pro multicast (IP adresa pro více zařízení v síti, nikoliv však všechna)

MAC adresa

• fyzická adresa síťové karty
• musí být unikátní
• má dvě části: první identifikuje výrobce, druhá samotnou kartu
• 48-bitová a zapsaná v hexadecimálním formátu
• příklad: 00:0a:95:9d:67:16
• podrobnosti o MAC adrese: https://maclookup.app

Maska sítě

• určuje kolik je možno použít IP adres pro danou síť
• počet adres pro hosty získáme odečtením 2 od počtu všech použitelných IP adres (tyto 2 adresy jsou pro adresu sítě, z které se vše počítá, a pro broadcast, který reprezentuje všechny zařízení v síti – když pošlete něco na broadcast, posíláte to všem zařízením v síti)
• přehled masek sítě (cheatsheet)

Výchozí brána

• adresa routeru, přes který jde síťový provoz mimo LAN (síťový provoz do dalších sítí)

Statická vs dynamická adresace

• statická adresace
  • manuálně všem zařízením přiřadit IP adresu a masku sítě
  • náročné až nemožné ve velkých firmách a institucích
• dynamická adresace
  • adresace vykonána pomocí DHCP serveru (ten nejčastěji běží na routeru)

DNS (domain name service)

• překlad doménových názvů na IP adresy
• domény jsou různého řádu, viz následující příklad:

https://kb.stuckinvim.com

• červeně – doména 1. řádu
• žlutě – doména 2. řádu
• zeleně – doména 3. řádu

Síťové vrstvy a protokoly

• protokol - sada pravidel, jimiž se řídí síťová komunikace

Síťové vrstvy

• spíše pro zajímavost
• na každé vrstvé jsou nějaké protokoly, síťové prvky, datové jednotky

Protokoly aplikační vrstvy

• HTTP (port 80) a HTTPS (port 443)

  • Používají se pro přenos webových stránek
  • HTTP nezabezpečené (komunikace v plain textu)
  • HTTPS šifrované

• Telnet (port 23) vs SSH (port 22)

  • používány pro vzdálené připojení k zařízení (CLI)
  • stejně jako HTTP je Telnet bezpečnostním rizikem a měl by být na zařízeních vypnutý
  • SSH (Secure shell) – šifrovaný nástupce Telnetu

• Přehled dalších četně používáných protokolů:

  • FTP
  • SFTP
  • FTPS
  • TFTP
  • SMTP
  • IMAP
  • POP3
  • DNS
  • DHCP

Protokoly transportní vrstvy

• TCP – kontroluje případné ztráty dat, je pomalejší než UDP
• UDP – celistvost dat nekontroluje, je rychlejší TCP

ARP protokol

• protokol sloužící k získání MAC adresy jiného zařízení, pokud známe
  pouze jen jeho IP adresu (v rámci síťové komunikace je nutné, aby znalo
  zařízení, z kterého posíláme data, MAC adresu zařízení, které má data
  přijmout)

Příkazy

• ping

  • zjistí spojení s daným zařízením
  • využívá protokol ICMP

  debian@debian:~$ ping -c 4 1.1.1.1
  PING 1.1.1.1 (1.1.1.1) 56(84) bytes of data.
  64 bytes from 1.1.1.1: icmp_seq=1 ttl=60 time=33.6 ms
  64 bytes from 1.1.1.1: icmp_seq=2 ttl=60 time=33.8 ms
  64 bytes from 1.1.1.1: icmp_seq=3 ttl=60 time=29.7 ms
  64 bytes from 1.1.1.1: icmp_seq=4 ttl=60 time=29.4 ms
  
  --- 1.1.1.1 ping statistics ---
  4 packets transmitted, 4 received, 0% packet loss, time 3006ms
  rtt min/avg/max/mdev = 29.388/31.611/33.795/2.078 ms
  debian@debian:~$
  

  debian@debian:~$ ping -c 4 archlinux.org
  PING archlinux.org (2a01:4f9:c010:6b1f::1) 56 data bytes
  64 bytes from archlinux.org (2a01:4f9:c010:6b1f::1): icmp_seq=1 ttl=48 time=43.3 ms
  64 bytes from archlinux.org (2a01:4f9:c010:6b1f::1): icmp_seq=2 ttl=48 time=61.9 ms
  64 bytes from archlinux.org (2a01:4f9:c010:6b1f::1): icmp_seq=3 ttl=48 time=39.2 ms
  64 bytes from archlinux.org (2a01:4f9:c010:6b1f::1): icmp_seq=4 ttl=48 time=59.9 ms
  
  --- archlinux.org ping statistics ---
  4 packets transmitted, 4 received, 0% packet loss, time 3005ms
  rtt min/avg/max/mdev = 39.190/51.056/61.854/9.944 ms
  debian@debian:~$
  

• traceroute

  • zobrazuje celou cestu k danému zařízení
  • na Windows tracert

  debian@debian:~$ traceroute archlinux.org
  traceroute to archlinux.org (95.217.163.246), 30 hops max, 60 byte packets
  1  compalhub.home (192.168.0.1)  5.790 ms  6.748 ms  8.238 ms
  2  * * *
  3  * * *
  4  ae10-0.prg10.core-backbone.com (5.56.18.205)  42.166 ms  42.143 ms  42.923 ms
  5  ae1-2081.sth10.core-backbone.com (80.255.14.194)  62.333 ms  62.309 ms  65.650 ms
  6  core-backbone.hetzner.com (80.255.15.126)  65.611 ms  40.562 ms  47.205 ms
  7  core52.sto.hetzner.com (213.239.252.65)  47.173 ms  49.175 ms  48.135 ms
  8  core31.hel1.hetzner.com (213.239.254.61)  62.113 ms core32.hel1.hetzner.com (213.239.254.69)  62.084 ms  62.056 ms
  9  * * *
  10  spine4.cloud1.hel1.hetzner.com (213.239.228.58)  187.749 ms spine3.cloud1.hel1.hetzner.com (213.239.228.54)  48.565 ms  51.638 ms
  11  * * *
  12  20996.your-cloud.host (65.108.115.145)  172.611 ms  138.926 ms  134.970 ms
  13  archlinux.org (95.217.163.246)  43.949 ms !X  49.199 ms !X  48.502 ms !X
  debian@debian:~$
  

• nslookup

  • zjistí doménový překlad překlad pro doménu nebo IP adresu

• ip a (na Linuxu) nebo ipconfig (na Windows)

  • získání informací o konfiguraci sítě a síťových adaptérech

Nástroje

Analýza síťového provozu

• Nástroje:
  • Wireshark
  • tcpdump

Skenování sítě

• Nástroj nmap
  • VAROVÁNÍ: použití tohoto nástroje na serverech či sítích bez povolení jejich vlastníků/správců je protizákonné
  • otestovat lze na scanme.nmap.org